一种可以自动识别呼气末的二氧化碳分析仪

樊晓克

摘要：本文介绍了HDR-2型二氧化碳分析仪的性能参数、工作原理和临床应用。

关键词：红外吸收、呼气末二氧化碳浓度、自动识别、片上系统、临床诊断

HDR-2型二氧化碳分析仪（以下简称该仪器）是吸收国外先进技术、最新研制成功的无创测量智能化仪器，可以配合呼吸机或麻醉机使用，也可以单独使用。该仪器是由两部分组成：一部分是利用红外吸收原理制成的传感器;一部分是以片上系统为核心的二次仪表。可以实现无创连续测量人体CO2浓度。克服了常规的穿刺取血样、间断分析所带来的缺点。

医学研究证明，对于心肺功能正常的病人，呼气末CO2浓度等于肺泡中CO2浓度，肺泡中CO2浓度基本等于血液中CO2的浓度。可以这么说，该仪器的測量值可同时反映三种人体参数，即呼气末CO2浓度（FETCO2），肺泡中CO2浓度和血液中CO2浓度（PaCO2）。该仪器有两种浓度选择，一种是百分比浓度（%），一种分压值（KPa）。有两个显示器，一个显示呼气末CO2百分比浓度（或分压）的平均值;一个以光柱形式动态显示瞬时的CO2百分比浓度（或分压）值，反映每次呼吸过程中CO2浓度的变化情况，每个LED代表1%（或1KPa）。

主要性能参数如下：

传感器原理。不同的气体对红外线的吸收程度不同。它们都有自己的吸收谱线。该仪器使用4.2μm波长，通过中红外线光电导检测器，将光能转换成电压。

如上图，光源产生中红外线。电阻R起限流和加热作用。光线通过气室，经过斩波器斩波、调制，滤光片取出特定波长的红外线，pbSe器件将红外线的功率转换成电压信号，经过前置放大器放大为所需的电压值。

该仪器的二次仪表（见系统框图中的二次仪表部分）利用片上系统技术，全部采用集成电路，从而简化了设计，提高了性能。二次仪表分为调制、调解、归一化、线性化、峰值检测和显示六部分，如图所示：

该仪器有着广泛的应用，可应用于麻醉科、 呼吸内科、 急症危重病人（ICU）的监测。它有着多种用途：用来判断呼吸性酸碱平衡情况;判断麻醉深度;判断是否有CO2蓄积;判断呼吸障碍;判断通气不当;判断气管导管误入食管;判断气管导管脱出喉头;判断麻醉机或呼吸机的机械故障等。具有特殊的临床诊断意义及确切可靠的监测价值。

该仪器曾在山东医科大学附属医院做过临床试验。麻醉科应诗达教授给该仪器很高的评价。并做了实验报告。共做了30个病例。在做试验期间，曾和西德惠普机（HPM1025A）做配对比较，证实了该仪器所测得的PETCO2或FETCO2值正确、可信。对其中五例病人做了特别监测，很能说明该仪器的功能。现摘录一例。

[例一]周某，麻醉后施行血液稀释自体输血法，麻醉手术时间6h15min，全程IPPV控制呼吸，并监测FETCO2。麻醉前FETCO2为5.12%。麻醉诱导后在35min内间断引出自体血1250ml，同时间内输毕平衡盐液3000ml。手术中FETCO2维持在3.39%～3.49%之间。术毕前输回全部自体血1250ml后，FETCO2恢复到4.99%～5.33%。

分析：①随着血液稀释，在35min内输入冷液体3000ml，体温下降，基础代谢率降低，同时伴稀释贫血，使体内CO2生成减少，因此呼吸CO2减少，FETCO2值偏低。②随着回输自体血和排除体内水分，贫血纠正，体温回升，CO2生成相应增加，FETCO2值也相应恢复至正常范围。

总之，HDR—2型二氧化碳分析仪作为一种无创实施的监测用医疗电子仪器，可以为医师们提供确切可靠地判断依据。

参考文献

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